Plazmanın Tanımı (Maddenin Durumu, Fizik ve Kimya)

Melek Zamora Ramirez
fizik derecesi

Plazma, bir kısmının iyonize olduğu gaz halindeki bir sıvıdır, yani dördüncü toplanma durumunu oluşturan önemli miktarda iyon ve serbest elektron ders.

Katı, sıvı ve gaz... Evrenin bu üç halini belki de çoğumuz biliyoruz. Ancak madde, gaz halinden sonra gelen ve sıklıkla içinden geçtiğimiz dördüncü bir toplanma durumu vardır. yüksek. Yıldızlarda, plazma ekranlarda, ateşte vb. bulabileceğimiz iyonize bir gaz olan plazma hakkındadır.

Bir toplanma durumu olarak plazma

Madde katı haldeyken, atomları veya molekülleri aralarında kohezif kuvvetlere maruz kalır ve tanımlanmış yapılar oluşturur. Bir katının sıcaklığını veya basıncını, moleküllerinin daha fazla hareket etmeye başlarlar, sonunda moleküller arası kuvvetler azalır ve duruma geçeriz sıvı.

Sıvı halde moleküller arasındaki kohezyon kuvvetleri katı haldekinden daha azdır. Sıvı haldeki madde daha az organize bir yapıya sahiptir ve bu nedenle belirli bir hacmi yoktur. Önceki durumda olduğu gibi, sıvının sıcaklığını veya basıncını değiştirirsek, onu gaz haline getirebiliriz.

Bir gazda moleküller arası kuvvetler çok küçüktür ve bazı durumlarda pratik olarak sıfırdır. Gazlar, onları oluşturan moleküllerin serbestçe hareket ettiği sıvılar olarak kabul edilir. Bir gazın sıcaklığı veya basıncı artırıldığında, onu oluşturan moleküllerin daha fazla hareketi sağlanır ve çarpışma sayısı da artar. Bu çarpışmalar, belirli atomların elektronlarının yörüngelerinden kopmasına ve serbest kalmasına neden olabilir.

Bu noktada, belirli miktarda katyon (pozitif iyonlar) ve serbest elektronlar içeren iyonize bir gaz olan bir plazma üretilir. Serbest elektrik yükleri, plazmaları mükemmel elektrik iletkenleri yapar ve ayrıca elektromanyetik alanlara yanıt verir.

Maddenin bu yeni halinin ilk kez 1880'lerde William Crookes tarafından katot ışınlarıyla yaptığı deneylerde incelendiği söylenebilir. Bununla birlikte, daha sonra maddenin başka bir hali olarak kabul edilecek olan bu iyonize gaza atıfta bulunmak için 1928'de "plazma" terimini icat eden fizikçi Irving Langmuir'di.

Dünyada ve Evrende Plazma

Plazma, maddenin en bol toplanma durumu olarak kabul edilir. Evrende gözlemleyebildiğimiz baryonik maddenin neredeyse %99'u plazma durumundadır.

Burada gözlemlediğimiz maddenin çoğu diğer üç kümelenme halinde olduğundan, bu açıkça gezegenimiz için geçerli değildir. Bununla birlikte, maddeyi plazmatik halde gözlemleyebileceğimiz belirli yerler veya olaylar vardır. Fırtına sırasında gözlemleyebileceğimiz şimşek, atmosferdeki gazın iyonlaşmasından kaynaklanır. Güneş radyasyonu nedeniyle atmosferin iyonize olan tabakası olan iyonosfer de bir plazmadır. Dünyanın manyetik alanı ile rüzgarlar arasındaki etkileşimin bir sonucu olarak gözlemlenebilen kutup auroraları güneş.

Evrende hemen hemen her yerde plazma bulabiliriz. Yıldızların kendileri, çekirdeklerinde meydana gelen termonükleer reaksiyonlardan kaynaklanan büyük plazma küreleridir. Ayrıca yıldızların ürettikleri ısı, etraflarını saran gazlı ortamı da iyonlaştırır, genel anlamda yıldızlararası ortamın da bir plazma olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca yıldızlar, "güneş rüzgarları" dediğimiz ve plazma durumundaki madde olan yüklü parçacıkların büyük jetlerini dışarı atma eğilimindedir. Evrenin çeşitli yerlerinde görülebilen bulutsuların çoğu, bir veya daha fazla yıldızı çevreleyen iyonize gazdan başka bir şey değildir.

Günden güne, plazmanın sahip olduğu teknolojik kullanıma ilişkin birkaç örnek de bulabiliriz. Plazma ekranlar, adından da anlaşılacağı gibi, iyonize olan ve ışık yayan soy gazlarla dolu bölmeler kullanır. Floresan tüplerde, neon ışıklarda ve dekoratif amaçlı kullanılan plazma lambalarda da plazma bulabiliriz.

Maddenin beşinci hali mi?

Aşırı koşullar altında gerçekleştirilen son deneyler, birçok kişinin maddenin beşinci kümelenme hali olarak kabul ettiği şeyi elde etmeyi başardı. Bu, serbest kuark ve gluonlardan oluşan bir plazma türü olan Quark-Gluon Plazmasıdır.

Kuarklar ve gluonlar, atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronların yapı taşlarıdır. Kurşun veya altının ağır çekirdekleri çarpıştığında parçacık hızlandırıcılarda kuark ve gluon plazması elde edilir. Çekirdekler arasındaki çarpışma, kuarkların ve gluonların birkaç dakikalığına serbest kalması ve plazmanın oluşması için yeterli sıcaklığı üretir.

Kuarkların ve gluonların plazmasını incelemek özellikle önemlidir çünkü ilk anlarda Big Bang'den sonra ve ilk atomların oluşumundan önce var olan maddenin bu yapıda olduğuna inanılıyor. durum.